第2章 輸入輸出接口與過程通道-2

1、2.1 2.1 總線技術(shù)總線技術(shù) 2.2 2.2 總線擴(kuò)展技術(shù)總線擴(kuò)展技術(shù) 2.3 2.3 數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道 2.4 2.4 模擬量輸入接口與過程通道模擬量輸入接口與過程通道 2.5 2.5 模擬量輸出接口與過程通道模擬量輸出接口與過程通道 2.6 2.6 基于串行總線的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件技術(shù)基于串行總線的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件技術(shù) 2.7 2.7 硬件抗干擾技術(shù)硬件抗干擾技術(shù) 2.4 2.4 模擬量輸入接口與過程通道模擬量輸入接口與過程通道 2.42.4模擬量輸入接口與過程通道模擬量輸入接口與過程通道 2.4.1 2.4.1 模擬量輸入通道的組成模擬量輸入

2、通道的組成 模擬量輸入通道的任務(wù)是把系統(tǒng)中檢測(cè)到的模擬模擬量輸入通道的任務(wù)是把系統(tǒng)中檢測(cè)到的模擬 信號(hào)，變成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接口送往計(jì)算機(jī)。信號(hào)，變成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接口送往計(jì)算機(jī)。 由圖可知，模擬量輸入通道一般由由圖可知，模擬量輸入通道一般由I/VI/V變換，多變換，多 路轉(zhuǎn)換器，采樣保持器，路轉(zhuǎn)換器，采樣保持器，A/DA/D轉(zhuǎn)換器，接口及控制轉(zhuǎn)換器，接口及控制 邏輯邏輯等組成。等組成。 圖圖2.14 模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu) 2.4.2 2.4.2 信號(hào)調(diào)理和信號(hào)調(diào)理和I/VI/V變換變換 1. 信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理電路將傳感器的非電量或非標(biāo)準(zhǔn)電信

3、號(hào)信號(hào)調(diào)理電路將傳感器的非電量或非標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào) 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。常用的手段有變換、放大、濾波、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。常用的手段有變換、放大、濾波、 線性化、補(bǔ)償?shù)?。線性化、補(bǔ)償?shù)取?1）非電信號(hào)檢測(cè)）非電信號(hào)檢測(cè)-不平衡電橋不平衡電橋 激勵(lì)源接哪里？激勵(lì)源接哪里？ 輸出從何處得到？輸出從何處得到？ R2=R3，R1=100 ， Rpt=100 (0) 電橋處于什么狀態(tài)，輸出是多少？電橋處于什么狀態(tài)，輸出是多少？ 溫度變化時(shí)，鉑電阻阻值溫度變化時(shí)，鉑電阻阻值 熱電阻測(cè)溫電橋熱電阻測(cè)溫電橋 pt00 ( )( )R tRt tRR 熱電阻連接導(dǎo)線產(chǎn)生測(cè)量誤差及消除方法熱電阻連接導(dǎo)線產(chǎn)生測(cè)量誤差及消除方

4、法 熱電阻的連接導(dǎo)線很熱電阻的連接導(dǎo)線很 長時(shí)，采用兩線制則將導(dǎo)長時(shí)，采用兩線制則將導(dǎo) 線電阻計(jì)入測(cè)量橋臂，引線電阻計(jì)入測(cè)量橋臂，引 起測(cè)溫誤差。起測(cè)溫誤差。 采用三線制接線則會(huì)采用三線制接線則會(huì) 抵消導(dǎo)線電阻的影響。抵消導(dǎo)線電阻的影響。 要求三根線要等長度、要求三根線要等長度、 等線經(jīng)、同質(zhì)材料。等線經(jīng)、同質(zhì)材料。 補(bǔ)償原理是什么？補(bǔ)償原理是什么？ 三線制接線，引線三線制接線，引線A和引線和引線B分別分別 處于不同的橋臂，導(dǎo)線電阻及其溫處于不同的橋臂，導(dǎo)線電阻及其溫 度變化會(huì)相互抵消。度變化會(huì)相互抵消。 熱電阻三線制接線圖熱電阻三線制接線圖 R3R2 R1 2 2） 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路

5、 信號(hào)放大是最常用的調(diào)理電路。傳感器輸出信號(hào)信號(hào)放大是最常用的調(diào)理電路。傳感器輸出信號(hào) 達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)電平，必須放大。放大器一般均由運(yùn)放構(gòu)成。達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)電平，必須放大。放大器一般均由運(yùn)放構(gòu)成。 運(yùn)放選擇：精度（失調(diào)及失調(diào)溫漂），速度運(yùn)放選擇：精度（失調(diào)及失調(diào)溫漂），速度(帶帶 寬寬)，擺幅（電源電壓范圍），共模抑制比。，擺幅（電源電壓范圍），共模抑制比。 2 2） 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 （1） 采用采用ILC7650的前置放大電路的前置放大電路 ILC7650是自校零低失調(diào)電壓放大器。是自校零低失調(diào)電壓放大器。 失調(diào)電壓失調(diào)電壓Vos：0.7uV，失調(diào)溫漂，失調(diào)溫漂0.01uV/ ; 輸入電阻

6、輸入電阻106M，單位增益帶寬，單位增益帶寬2MHz； 輸出擺幅輸出擺幅-4.85V4.95V，增益，增益1-500； CMRR 130dB ILC7650ILC7650的前置放大電路的前置放大電路 （2 2） AD526AD526可編程儀用放大器可編程儀用放大器 AD526 AD526 一般介紹一般介紹 AD526是單端、單芯片軟件可編程增益放大器。有是單端、單芯片軟件可編程增益放大器。有1、 2、4、8、16五種增益。它含有放大器、電阻網(wǎng)絡(luò)和五種增益。它含有放大器、電阻網(wǎng)絡(luò)和TTL 兼容的鎖存輸入，無需外部器件即可工作。兼容的鎖存輸入，無需外部器件即可工作。 低增益誤差和低非線性度使低增益

7、誤差和低非線性度使AD526非常適合需要可編非常適合需要可編 程增益的精密儀器應(yīng)用。程增益的精密儀器應(yīng)用。 增益為增益為16時(shí)，小信號(hào)帶寬為時(shí)，小信號(hào)帶寬為350kHz。FET輸入級(jí)的偏輸入級(jí)的偏 置電流低至置電流低至50pA。利用激光調(diào)整技術(shù)，可保證最大輸入。利用激光調(diào)整技術(shù)，可保證最大輸入 失調(diào)電壓為失調(diào)電壓為0.5mV。增益在。增益在1、2、4時(shí)，增益誤差低至?xí)r，增益誤差低至 0.01%。 (VOF) (VOS) /CLK A0A2 AD526 AD526 引腳引腳 DGND 數(shù)字地 AGND1 模擬地1 AGND2 模擬地2 AD526內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 AD526 AD526 工作

8、模式工作模式 透明模式透明模式 （CLK接地）接地） 引腳引腳B=1，CS=0，A2A1A0 的值決定放大器增益。增益的值決定放大器增益。增益 隨隨A2A1A0變化。變化。 鎖存模式鎖存模式 (CLK 由邏輯控制由邏輯控制) 引腳引腳B=1，CS=0， A2A1A0 的值在的值在CLK=1時(shí)被鎖存；當(dāng)時(shí)被鎖存；當(dāng) CLK=0時(shí)，鎖存解除。易于與時(shí)，鎖存解除。易于與 CPU接口。接口。 增益控制表增益控制表 AD526 基本接法基本接法 DGND CS AGND2 AGND1 B VOF VOS 2. I/V2. I/V變換變換 功能：將變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)功能：將變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)0 010

9、mA10mA或或4 4 20mA20mA，變，變 換成標(biāo)準(zhǔn)換成標(biāo)準(zhǔn)0 05V5V電壓信號(hào)電壓信號(hào)。 1. 1. 無源無源I/VI/V變換變換 無源無源I IV V變換主要是利用無源器件變換主要是利用無源器件電阻電阻來實(shí)現(xiàn)，并加來實(shí)現(xiàn)，并加 濾波和輸出限幅濾波和輸出限幅等保護(hù)措施。等保護(hù)措施。 濾波 保護(hù) 輸入：輸入： 0 010mA10mA 輸出：輸出： 0 05V 5V 電阻值：電阻值：R1=100 R1=100 R2=500( R2=500(精密電阻精密電阻) ) 輸入：輸入： 4 420mA20mA 輸出：輸出： 1 15V5V 電阻值：電阻值：R1=100R1=100， R2=250(

10、R2=250(精密電阻）精密電阻） 2.2.有源有源I/VI/V變換變換 有源有源I IV V變換由運(yùn)算放大器、電阻等組成。同相放大電變換由運(yùn)算放大器、電阻等組成。同相放大電 路，路，把電阻把電阻R R1 1上產(chǎn)生的輸入電壓變成標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓上產(chǎn)生的輸入電壓變成標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓。 輸入：輸入：0 010mA10mA，輸出：，輸出：0 05V5V 電阻值：電阻值：R1=200R1=200, R3=100K, R4=150K, A=2.5 R3=100K, R4=150K, A=2.5 輸入：輸入：4 420mA20mA，輸出：，輸出：1 15V 5V 電阻值：電阻值： R1=200R1=200,

11、R3=100K, R4=25K, A=1.25 R3=100K, R4=25K, A=1.25 3 4 1 R R A 同相放大電路的同相放大電路的 放大倍數(shù)為放大倍數(shù)為 輸入電流輸入電流I I在取樣電阻在取樣電阻R R2 2上產(chǎn)生電壓，就是運(yùn)放上產(chǎn)生電壓，就是運(yùn)放1 1的輸?shù)妮?出，出，V VO1 O1= -IR = -IR2 2。 運(yùn)放運(yùn)放2 2將將V VO1 O1反相，并給予一定的增益。 反相，并給予一定的增益。 V=-VV=-VO1 O1* *R Rf f/R /R3 3=I=I（R R2 2/R/R3 3）* *R Rf f 令令 R2=250R2=250，R3=1kR3=1k，Rf

12、=4.7kRf=4.7k可調(diào)可調(diào) I=0I=010mA10mA，R Rf f=2K=2K，V=05V。 I=4I=420mA20mA，R Rf f=1K=1K，V=15V。 2.4.32.4.3 多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器 功能：將各個(gè)輸入信號(hào)依次地或隨機(jī)地連接到公用放功能：將各個(gè)輸入信號(hào)依次地或隨機(jī)地連接到公用放 大器或大器或A/DA/D轉(zhuǎn)換器上。轉(zhuǎn)換器上。 要求：開路電阻無窮大、導(dǎo)通電阻無窮小、切換速度快、要求：開路電阻無窮大、導(dǎo)通電阻無窮小、切換速度快、 噪音小、壽命長、工作可靠。噪音小、壽命長、工作可靠。 常用的多路開關(guān)都采用電子開關(guān)，如常用的多路開關(guān)都采用電子開關(guān)，如CD4051CD405

13、1，AD7501AD7501。 導(dǎo)通電阻：導(dǎo)通電阻：VDD-VEE=15V，輸入幅值，輸入幅值15Vp-p，導(dǎo)通電阻為，導(dǎo)通電阻為80 。 漏電流：漏電流： VDD-VEE=10V，漏電流為，漏電流為10pA， 2.4.4 2.4.4 采樣、量化及采樣保持器采樣、量化及采樣保持器 1.1.信號(hào)的采樣信號(hào)的采樣 按一定的時(shí)間間隔按一定的時(shí)間間隔T T，把時(shí)間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的，把時(shí)間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的 模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)變成在時(shí)刻模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)變成在時(shí)刻0 0，T T，2T2T，kTkT的一連串脈的一連串脈 沖輸出信號(hào)的過程稱為采樣過程沖輸出信號(hào)的過程稱為采樣過程. . 采樣信號(hào)是一個(gè)離散的模擬

14、信號(hào)采樣信號(hào)是一個(gè)離散的模擬信號(hào). . 采樣周期采樣周期: T : T 采樣寬度采樣寬度: : 香農(nóng)采樣定理香農(nóng)采樣定理: : f2f f2fmax max 實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用:f(5:f(510)f10)fmax max 圖2.22 信號(hào)的采樣過程 2、量化、量化 所謂量化，就是采用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散所謂量化，就是采用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散 模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱為量化過程，將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱為量化過程， 執(zhí)行量化動(dòng)作的裝置是執(zhí)行量化動(dòng)作的裝置是A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。

15、 字長為字長為n n的的A/DA/D轉(zhuǎn)換器把轉(zhuǎn)換器把YminYminYmaxYmax范圍內(nèi)變化的采樣信號(hào)，范圍內(nèi)變化的采樣信號(hào)， 變換為數(shù)字變換為數(shù)字0 02 2n n -1 -1，其最低有效位（，其最低有效位（LSBLSB）所對(duì)應(yīng)的模擬量）所對(duì)應(yīng)的模擬量q q 稱為量化單位。稱為量化單位。 2.3 模擬量輸入通道模擬量輸入通道 例例:12位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器,V=10.24V,V=10.24V mvq25.1 12 2 24.10 量化誤差量化誤差: 2 1 3.3.采樣保持器采樣保持器 (1)(1)孔徑時(shí)間和孔徑誤差的消除孔徑時(shí)間和孔徑誤差的消除 在模擬量通道中，在模擬量通道中，A/DA

16、/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字 量總需要一定的時(shí)間，完成一次量總需要一定的時(shí)間，完成一次A/DA/D轉(zhuǎn)換所需要的轉(zhuǎn)換所需要的 時(shí)間稱之為孔徑時(shí)間。對(duì)于模擬信號(hào)來說，孔徑時(shí)間稱之為孔徑時(shí)間。對(duì)于模擬信號(hào)來說，孔徑 時(shí)間決定了每一個(gè)采樣時(shí)刻的最大轉(zhuǎn)換誤差，即時(shí)間決定了每一個(gè)采樣時(shí)刻的最大轉(zhuǎn)換誤差，即 為孔徑誤差。為孔徑誤差。 孔徑誤差的百分?jǐn)?shù)和信號(hào)頻率成正比，為了確?？讖秸`差的百分?jǐn)?shù)和信號(hào)頻率成正比，為了確保A/DA/D轉(zhuǎn)換精轉(zhuǎn)換精 度，使它不低于度，使它不低于0.1%0.1%，限制信號(hào)頻率范圍，限制信號(hào)頻率范圍 3.3.采樣保持器采樣保持器 (2)(2)采樣保持原理采樣

17、保持原理 A/DA/D轉(zhuǎn)換過程（即采樣信號(hào)的量化過程）需要時(shí)間，轉(zhuǎn)換過程（即采樣信號(hào)的量化過程）需要時(shí)間， 這個(gè)時(shí)間稱為這個(gè)時(shí)間稱為A/DA/D轉(zhuǎn)換時(shí)間。在采樣期間，如果輸轉(zhuǎn)換時(shí)間。在采樣期間，如果輸 入信號(hào)變化較大，就會(huì)引起轉(zhuǎn)換誤差。所以在一般入信號(hào)變化較大，就會(huì)引起轉(zhuǎn)換誤差。所以在一般 情況下采樣信號(hào)都不直接送到情況下采樣信號(hào)都不直接送到A/DA/D轉(zhuǎn)換器，還需加轉(zhuǎn)換器，還需加 保持器作信號(hào)保持。保持器作信號(hào)保持。 采樣保持器的基本組成采樣保持器的基本組成: :由輸入輸出緩沖器由輸入輸出緩沖器A1A1，A2A2和和 采樣開關(guān)采樣開關(guān)K K，保持電容，保持電容CHCH等組成。等組成。 3.3

18、.采樣保持器采樣保持器 （3 3）常用的采樣保持器）常用的采樣保持器 常用的集成采樣保持器有常用的集成采樣保持器有LF398LF398、AD582AD582等，等，LF398LF398 的采樣控制電平為的采樣控制電平為“1 1”，保持電平為，保持電平為“0 0”，AD582AD582相反。相反。 2.4.52.4.5 模擬量輸入通道模板應(yīng)用舉例模擬量輸入通道模板應(yīng)用舉例 PCL-813BPCL-813B是研華公司的是研華公司的ISAISA總線數(shù)據(jù)采集卡?？偩€數(shù)據(jù)采集卡。 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 32路單端模擬量輸入路單端模擬量輸入 500V DC 隔離保護(hù)隔離保護(hù) 12位逐次比較式位逐次比較式A

19、/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC574A/1674 程序控制程序控制A/D觸發(fā)及數(shù)據(jù)傳輸觸發(fā)及數(shù)據(jù)傳輸 雙極性輸入：雙極性輸入： 5V, 2.5V,1.25V,0.625V 單極性輸入：單極性輸入： 0-10V, 0-5V, 0-2.5V, 0-1.25V 1 1模板組成框圖模板組成框圖 總線接口：總線接口：A A9 9-A-A0 0經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)到譯碼器。經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)到譯碼器。D D7 7-D-D0 0用總線收發(fā)器驅(qū)動(dòng)。用總線收發(fā)器驅(qū)動(dòng)。 譯碼電路輸出譯碼電路輸出“啟動(dòng)啟動(dòng)STARTSTART”，“讀結(jié)果低字節(jié)讀結(jié)果低字節(jié)RDLRDL”，“讀結(jié)果讀結(jié)果 高字節(jié)高字節(jié)RDHRDH” 2 2寄存器地址寄存器地址

20、 1 1）寄存器地址分配）寄存器地址分配 基地址基地址+04+04：A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果低字節(jié)（只讀）轉(zhuǎn)換結(jié)果低字節(jié)（只讀） 基地址基地址+05+05：A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果高字節(jié)（只讀）轉(zhuǎn)換結(jié)果高字節(jié)（只讀） 基地址基地址+09+09：增益控制（只寫）：增益控制（只寫） 基地址基地址+10+10：多路轉(zhuǎn)換控制（只寫）：多路轉(zhuǎn)換控制（只寫） 基地址基地址+12+12：A/DA/D轉(zhuǎn)換軟件觸發(fā)轉(zhuǎn)換軟件觸發(fā) 2 2）寄存器格式）寄存器格式 （1 1） A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果 DRDYDRDY：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，“0 0”準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好 (2) 增益控制增益控制 （3 3）通道選擇）通道選擇

21、C C4 4C C3 3C C2 2C C1 1C C0 0=00000=00000，選通道，選通道0 0 C C4 4C C3 3C C2 2C C1 1C C0 0=11111=11111，選通道，選通道3131 （4 4）軟件觸發(fā)）軟件觸發(fā) 寫入任意內(nèi)容均可。寫入任意內(nèi)容均可。 3.3.程序設(shè)計(jì)舉例程序設(shè)計(jì)舉例 軟件觸發(fā)啟動(dòng)軟件觸發(fā)啟動(dòng)A/DA/D轉(zhuǎn)換，查詢轉(zhuǎn)換，查詢DRDYDRDY，DRDY=0DRDY=0時(shí)讀結(jié)果。時(shí)讀結(jié)果。 編程步驟：編程步驟： 設(shè)置增益設(shè)置增益 base+09base+09 設(shè)置通道加延時(shí)（設(shè)置通道加延時(shí)（5us5us以上）以上）base+10 base+10 軟

22、件觸發(fā)軟件觸發(fā)加延時(shí)（加延時(shí)（20us20us以上）以上）base+12base+12 查詢查詢DRDY base+05DRDY base+05 讀結(jié)果讀結(jié)果 base+04base+05base+04base+05 C程序程序： int i, adch, adcl, chno; outportb(0 x229,0 x01);/增益增益2：0-5V輸入輸入 for(i=0;i20;i+);/延時(shí)延時(shí) outportb(0 x22a,chno);/寫通道號(hào)寫通道號(hào) for(i=0;i50;i+);/延時(shí)延時(shí) outportb(0 x22c,0); /啟動(dòng)啟動(dòng)A/D do adch=inportb

23、(0 x225);/讀讀DRDY所在寄存所在寄存 器器 while (adch /DRDY=1，繼，繼 續(xù)查詢續(xù)查詢 adch=inportb(0 x225);/讀高位結(jié)果讀高位結(jié)果 adcl=inportb(0 x224);/讀低位結(jié)果讀低位結(jié)果 i=(adch置增益寄存器地址置增益寄存器地址 MOV AL,01H;增益增益2：0-5V輸入輸入 OUT DX,AL CALL L1;調(diào)延時(shí)調(diào)延時(shí)5us MOV DX,022AH ;置通道選擇寄存器地址置通道選擇寄存器地址 MOV AL,00H;寫通道號(hào)寫通道號(hào) OUT DX,AL CALL L2; 調(diào)延時(shí)調(diào)延時(shí)20us MOV DX,022CH

24、 ;置軟件觸發(fā)寄存器地址置軟件觸發(fā)寄存器地址 MOV AL,00H;啟動(dòng)啟動(dòng)A/D OUT DX,AL MOV DX,0225H ;置狀態(tài)寄存器地址置狀態(tài)寄存器地址 POLLING:INAL,DX;讀狀態(tài)數(shù)據(jù)讀狀態(tài)數(shù)據(jù) TEST AL,00010000B ;測(cè)試狀態(tài)位測(cè)試狀態(tài)位 JNZPOLLING;DRDY=1，繼續(xù)查詢，繼續(xù)查詢 MOV DX,0225H ;置高位結(jié)果寄存器地置高位結(jié)果寄存器地 址址 INAL,DX;讀結(jié)果高位讀結(jié)果高位 AND AL,0FH;屏蔽出高屏蔽出高4位結(jié)果位結(jié)果 MOV BH,AL;存入存入BH MOV DX,0224H ;置低位結(jié)果寄存器地置低位結(jié)果寄存器地

25、址址 INAL,DX;讀結(jié)果低位讀結(jié)果低位 MOV BL,AL;存入存入BL 2.4.2 2.4.2 信號(hào)調(diào)理和信號(hào)調(diào)理和I/VI/V變換變換 1.1.信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理電路主要通過信號(hào)調(diào)理電路主要通過非電量的轉(zhuǎn)換、信號(hào)的變換、非電量的轉(zhuǎn)換、信號(hào)的變換、 放大、濾波、線性化、共模抑制及隔離放大、濾波、線性化、共模抑制及隔離等方法，將非等方法，將非 電量和非標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。信號(hào)調(diào)電量和非標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。信號(hào)調(diào) 理電路是傳感器和理電路是傳感器和A/DA/D之間以及之間以及D/AD/A和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的 橋梁，也是測(cè)控系統(tǒng)中重要的組成部分

26、。橋梁，也是測(cè)控系統(tǒng)中重要的組成部分。 2.4.2 2.4.2 信號(hào)調(diào)理和信號(hào)調(diào)理和I/VI/V變換變換 1.1.信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路 （1 1）非電信號(hào)的檢測(cè)）非電信號(hào)的檢測(cè)- -不平衡電橋不平衡電橋 將電阻、電感、電容等參數(shù)的變化變換為電壓或電流輸出的一種將電阻、電感、電容等參數(shù)的變化變換為電壓或電流輸出的一種 測(cè)量電路。測(cè)量電路。 圖圖2.15 2.15 熱電阻測(cè)量電橋電路熱電阻測(cè)量電橋電路 00 ()(). pt R tRt t RR 圖圖2.16 2.16 熱電阻三線制接線圖熱電阻三線制接線圖 2.4.2 2.4.2 信號(hào)調(diào)理和信號(hào)調(diào)理和I/VI/V變換變換 （2 2）信號(hào)放大電

27、路）信號(hào)放大電路( (略略) ) 1)1)基于基于ILC7650ILC7650的前置放大電路的前置放大電路 2.4.2 2.4.2 信號(hào)調(diào)理和信號(hào)調(diào)理和I/VI/V變換變換 1.1.信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路( (略略) ) 2 2）AD526AD526可編程儀用放大器可編程儀用放大器AD526AD526是可通過軟件對(duì)增益是可通過軟件對(duì)增益 進(jìn)行編程的單端輸入的儀用放大器，器件本身所提供的增進(jìn)行編程的單端輸入的儀用放大器，器件本身所提供的增 益是益是x lx l、x 2x 2、x 4x 4、x 8x 8、x16x16等五擋。它是一個(gè)完整的等五擋。它是一個(gè)完整的 包括放大器、電阻網(wǎng)絡(luò)和包括放大器、

28、電阻網(wǎng)絡(luò)和TTLTTL數(shù)字邏輯電路的器件，使用數(shù)字邏輯電路的器件，使用 時(shí)不需外加任何元件就可工作。時(shí)不需外加任何元件就可工作。 A/DA/D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，它轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，它 是模擬量輸入通道的核心部件，是模擬系統(tǒng)和計(jì)算是模擬量輸入通道的核心部件，是模擬系統(tǒng)和計(jì)算 機(jī)之間的接口。機(jī)之間的接口。 uLSBLSB：數(shù)字量的最低有效位，對(duì)應(yīng)于滿量程輸入的：數(shù)字量的最低有效位，對(duì)應(yīng)于滿量程輸入的1/21/2n n。 u分辨率：分辨率：通常用數(shù)字量的位數(shù)通常用數(shù)字量的位數(shù)n n（字長）來表示，若（字長）來表示，若n n8 8， 滿量程輸入為滿量程輸入為5.12

29、V5.12V，則，則LSBLSB對(duì)應(yīng)于模擬電壓對(duì)應(yīng)于模擬電壓 u轉(zhuǎn)換時(shí)間：轉(zhuǎn)換時(shí)間：從發(fā)出轉(zhuǎn)換命令信號(hào)到轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)有效的時(shí)從發(fā)出轉(zhuǎn)換命令信號(hào)到轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)有效的時(shí) 間間隔，即完成間間隔，即完成 n 位轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。位轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。 mV2/V12. 5 8 A AD D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 2.4.5 A/D2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) u線性誤差：線性誤差：在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性 的最大誤差定義為線性誤差。線性誤差常用的最大誤差定義為線性誤差。線性誤差常用LSBLSB的分?jǐn)?shù)的分?jǐn)?shù) 表示，

30、如表示，如1/2LSB1/2LSB、1/4LSB1/4LSB等。等。 u轉(zhuǎn)換量程：轉(zhuǎn)換量程：所能轉(zhuǎn)換的模擬量輸入電壓范圍，如所能轉(zhuǎn)換的模擬量輸入電壓范圍，如0 0 5V5V，010V010V，5V5V十十5V5V等。等。 u轉(zhuǎn)換精度：轉(zhuǎn)換精度：絕對(duì)精度指滿量程輸出情況下模擬量輸入絕對(duì)精度指滿量程輸出情況下模擬量輸入 電壓的實(shí)際值與理想值之間的差值；相對(duì)精度指在滿量電壓的實(shí)際值與理想值之間的差值；相對(duì)精度指在滿量 程已校準(zhǔn)的情況下，整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)任一數(shù)字量輸出所程已校準(zhǔn)的情況下，整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)任一數(shù)字量輸出所 對(duì)應(yīng)的模擬量輸入電壓的實(shí)際值與理想值之間的最大差對(duì)應(yīng)的模擬量輸入電壓的實(shí)際值與理想值之

31、間的最大差 值。轉(zhuǎn)換精度用值。轉(zhuǎn)換精度用LSBLSB的分?jǐn)?shù)值來表示。的分?jǐn)?shù)值來表示。 u逐次逼近式：轉(zhuǎn)換速度快、精度高逐次逼近式：轉(zhuǎn)換速度快、精度高 u雙斜積分式：抗干擾能力強(qiáng)雙斜積分式：抗干擾能力強(qiáng) 常用的常用的A/D轉(zhuǎn)換方式轉(zhuǎn)換方式 將電壓轉(zhuǎn)換為將電壓轉(zhuǎn)換為 時(shí)間或頻率時(shí)間或頻率 每一位輸入每一位輸入 電壓與內(nèi)置電壓與內(nèi)置 D/A進(jìn)行比較進(jìn)行比較 2.4.5 A/D2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) 1. 81. 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809 (1) 8 (1) 8通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯 (2) 8(2) 8位

32、位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 (3) (3) 三態(tài)輸出鎖存緩沖器三態(tài)輸出鎖存緩沖器 2 21212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574AAD574A (1)12 (1)12位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 (2)(2)三態(tài)輸出鎖存緩沖器三態(tài)輸出鎖存緩沖器 (3)(3)控制邏輯控制邏輯 3. AD574A/16743. AD574A/1674與與PCPC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口 1.81.8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809 8 8路路ADC0809ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)和引腳的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)和引腳 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) 圖圖2.26 ADC08

33、092.26 ADC0809的邏輯結(jié)構(gòu)框圖的邏輯結(jié)構(gòu)框圖 ADC0809ADC0809是是一種帶有一種帶有8 8通道模擬開關(guān)的通道模擬開關(guān)的8 8位逐次逼近式位逐次逼近式 A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us100us左右，線性誤差為左右，線性誤差為 1/2LSB1/2LSB。 ADC0809由：由： 8通道模擬開關(guān)、通道模擬開關(guān)、 通道選擇邏輯（通道選擇邏輯（地址鎖存與譯碼地址鎖存與譯碼）、）、 8位位A/D轉(zhuǎn)換器及三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成轉(zhuǎn)換器及三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) （1）8通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯 該

34、部分的功能是實(shí)現(xiàn)該部分的功能是實(shí)現(xiàn)8選選1的操作，通道選擇信號(hào)的操作，通道選擇信號(hào)C、B、 A與所選通道之間的關(guān)系如下：與所選通道之間的關(guān)系如下： 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) （2）8位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 8位位A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)選送到輸入端的信號(hào)轉(zhuǎn)換器對(duì)選送到輸入端的信號(hào)Vin進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的 結(jié)果結(jié)果D存入三態(tài)輸出鎖存緩沖器存入三態(tài)輸出鎖存緩沖器 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) 在在STARTSTART引腳發(fā)一個(gè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令引腳發(fā)一個(gè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令( (正脈沖正脈沖) )后開始轉(zhuǎn)換，經(jīng)后開始轉(zhuǎn)換，經(jīng) 100us100us左右轉(zhuǎn)換結(jié)束左右轉(zhuǎn)換結(jié)束(CLK(CLK為

35、為640kHz)640kHz)。轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，。轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOCEOC信號(hào)由低信號(hào)由低 電平變?yōu)楦唠娖?，通知電平變?yōu)楦唠娖剑ㄖ狢PUCPU讀結(jié)果。讀結(jié)果。 ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖 （3）三態(tài)輸出鎖存緩沖器）三態(tài)輸出鎖存緩沖器 該部分用于存放轉(zhuǎn)換結(jié)果該部分用于存放轉(zhuǎn)換結(jié)果D，輸出允許信號(hào)輸出允許信號(hào)OE為高電平時(shí)為高電平時(shí)， D由由DO7DO0上輸出；上輸出；OE為低電平輸入時(shí)，數(shù)據(jù)輸出線為低電平輸入時(shí)，數(shù)據(jù)輸出線 DO7DO0為高阻態(tài)。為高阻態(tài)。 ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖的轉(zhuǎn)換時(shí)序圖 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) 1、ADC0809與與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)

36、控制機(jī)接口 8255A的的A組和組和B組都工作于方式組都工作于方式0， ADC0809與與PC機(jī)接口機(jī)接口 2.4.5 A/D2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) A A口口 輸入輸入( (端口端口A為輸入口為輸入口) ) C C口口( (上半部分為輸入上半部分為輸入PCPC4 4PCPC7 7輸入輸入 下半部分為輸出口下半部分為輸出口PCPC0 0PCPC3 3輸出輸出) ) PCPC3 3-START,ALE -START,ALE EOC-OE,PCEOC-OE,PC7 7 PCPC2 2-C-C PCPC1 1-B-B PCPC0 0-A-A 1、ADC0809與與PC

37、總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口 ADC0809的的ALE與與START引腳相連接，引腳相連接， 將將PC0PC2輸出的輸出的3位地址鎖存入位地址鎖存入 ADC0809的地址鎖存器并啟動(dòng)的地址鎖存器并啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 ADC0809的的EOC輸出信號(hào)端同輸出信號(hào)端同OE輸入輸入 控制端相連接，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，開放數(shù)控制端相連接，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，開放數(shù) 據(jù)緩沖器據(jù)緩沖器 EOC信號(hào)還連接到信號(hào)還連接到PC7，CPU通過查詢通過查詢PC7 的狀態(tài)而控制數(shù)據(jù)的輸入過程的狀態(tài)而控制數(shù)據(jù)的輸入過程 ADC0809與與PC機(jī)接口機(jī)接口 2.4.5 A/D2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及其

38、接口技術(shù) 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) 8 8路模擬量采集的程序設(shè)計(jì)。假定在主程序中已完成對(duì)路模擬量采集的程序設(shè)計(jì)。假定在主程序中已完成對(duì) 8255A8255A的初始化編程，并已裝填了的初始化編程，并已裝填了ESES和和DSDS，使它們有相同的段，使它們有相同的段 基值?；?。8255A8255A的端口地址：的端口地址：2C0H-A2C0H-A口，口，2C1H-B2C1H-B口口 2C2H-C2C2H-C口口, 2C3H-, 2C3H-控制口控制口 采集子程序：采集子程序： ADC0809 PROC NEARADC0809 PROC NEAR MOV CX MOV CX，8 8；8 8路計(jì)數(shù)器初值路計(jì)數(shù)器

39、初值 CLDCLD；清方向位；清方向位 MOV BLMOV BL，00H 00H ；模擬通道初值地址存；模擬通道初值地址存BLBL LEA DI LEA DI，DATABUFDATABUF NEXTANEXTA： MOV DXMOV DX，02C2H02C2H ；C C口地址口地址 MOV ALMOV AL，BLBL OUT DX OUT DX，ALAL；送通道地址；送通道地址 INC DXINC DX；控制口地址；控制口地址 MOV MOVALAL，00000111B 00000111B ；輸出啟動(dòng)信號(hào)上沿；輸出啟動(dòng)信號(hào)上沿 OUTOUTDXDX，ALAL NOP NOP NOP NOP N

40、OP NOP MOV MOVALAL，00000110B 00000110B ；輸出啟動(dòng)信號(hào)下沿；輸出啟動(dòng)信號(hào)下沿 OUTOUTDXDX，ALAL DEC DECDXDX；回；回C C口地址口地址 NOSCNOSC： ININALAL，DXDX；讀狀態(tài)；讀狀態(tài) TESTTEST ALAL，80H80H；測(cè)試；測(cè)試PC7PC7 JNZ JNZNOSCNOSC；EOCEOC1 1，則等待，則等待 NOEOCNOEOC：ININ AL AL，DXDX EOC PC3reset PC3set TESTTESTALAL，80H80H；測(cè)試；測(cè)試PC7PC7 JZJZNOEOCNOEOC；EOCEOC0

41、0，等待，等待 MOVMOVDXDX，02C0H02C0H；A A口地址口地址 ININALAL，DX DX ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 STOSSTOSDATABUFDATABUF；存結(jié)果；存結(jié)果 INCINCBLBL；修改模擬通道地址；修改模擬通道地址 LOOPLOOPNEXTANEXTA；CX-10,CX-10,返回返回 RETRET ADC0809ADC0809ENDPENDP EOC 2. 12位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A是一種高性能的是一種高性能的12位逐次逼近式位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 圖圖2.12 AD574A的原理結(jié)構(gòu)的原理結(jié)構(gòu) 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換

42、器及其接口技術(shù) AD574AAD574A引腳排列圖引腳排列圖 AD574A AD574A是高性能的是高性能的1212位逐次逼近式位逐次逼近式A AD D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn) 換時(shí)間約為換時(shí)間約為25us25us，線性誤差為，線性誤差為 1/2LSB1/2LSB。 AD574AAD574A內(nèi)部集成有時(shí)鐘源，基準(zhǔn)電壓源和三態(tài)輸出內(nèi)部集成有時(shí)鐘源，基準(zhǔn)電壓源和三態(tài)輸出 鎖存器，因此使用方便，可直接和微機(jī)接口，不需鎖存器，因此使用方便，可直接和微機(jī)接口，不需 要外接時(shí)鐘電路。要外接時(shí)鐘電路。 AD574AAD574A的輸入模擬電壓既可是單極性也可是雙極性。的輸入模擬電壓既可是單極性也可是雙極性。 AD

43、574AAD574A的數(shù)字量的位數(shù)可以設(shè)定為的數(shù)字量的位數(shù)可以設(shè)定為8 8位，也可設(shè)定為位，也可設(shè)定為 1212位。位。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 12位位A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入可以是單極性的也可以是雙極轉(zhuǎn)換器的模擬輸入可以是單極性的也可以是雙極 性的。性的。 模擬輸入信號(hào)的編程如下模擬輸入信號(hào)的編程如下 （1）12位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) 單極性時(shí)單極性時(shí): BIPOFF: BIPOFF接接0V0V，雙極性時(shí)，雙極性時(shí): BIPOFF: BIPOFF接接10V10V。 量程量程: 10V(-5V: 10V(-5V5V)5V)， 輸入信號(hào)接至輸入信號(hào)接至10V10V

44、IN IN； ； 20V(-10V20V(-10V+10V), +10V), 輸入信號(hào)接至輸入信號(hào)接至20V20VIN IN。 。 量化單位量化單位: 10V: 10V時(shí)時(shí), 10V, 10V2 212 12 2.44mV2.44mV 20V 20V時(shí)時(shí), 20V, 20V2 212 12 4.88mV4.88mV。 圖圖2.28是是AD574A的單、雙極性應(yīng)用時(shí)的線路連接方法，的單、雙極性應(yīng)用時(shí)的線路連接方法， 以及零點(diǎn)和滿度調(diào)整方法。以及零點(diǎn)和滿度調(diào)整方法。 （a）單極性）單極性 （b）雙極性）雙極性 圖圖2.28 AD574A的輸入信號(hào)連接方法的輸入信號(hào)連接方法 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器

45、及其接口技術(shù) REF IN REF OUT 10V （2）三態(tài)輸出鎖存緩沖器）三態(tài)輸出鎖存緩沖器 該緩沖器用于存放該緩沖器用于存放12位轉(zhuǎn)換結(jié)果位轉(zhuǎn)換結(jié)果D。D的輸出方式有兩種，引腳的輸出方式有兩種，引腳 12/8=1時(shí)，時(shí)，D的的D11D0并行輸出，并行輸出， 12/8=0時(shí)時(shí)D的高的高8位位D11D4與低與低4位位D3D0分時(shí)輸出分時(shí)輸出 （3）控制邏輯）控制邏輯 控制邏輯的任務(wù)包含：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換、控制轉(zhuǎn)換過程和控制邏輯的任務(wù)包含：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換、控制轉(zhuǎn)換過程和 控制轉(zhuǎn)換結(jié)果控制轉(zhuǎn)換結(jié)果D的輸出?？刂菩盘?hào)的作用如下表的輸出?？刂菩盘?hào)的作用如下表 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) +5V 接 地

46、片選 D3D2D1D0 D11D10-D5D4 啟動(dòng)與讀操作時(shí)序如圖：啟動(dòng)與讀操作時(shí)序如圖： STS為為AD574A的狀態(tài)輸出信號(hào)。的狀態(tài)輸出信號(hào)。 啟動(dòng)后，啟動(dòng)后，STS為高電平表示正在轉(zhuǎn)換；為高電平表示正在轉(zhuǎn)換； 25us后轉(zhuǎn)換結(jié)束，后轉(zhuǎn)換結(jié)束，STS為低電平。為低電平。 CPU可用查詢方式或中斷方式可用查詢方式或中斷方式 了解轉(zhuǎn)換過程是否結(jié)束。了解轉(zhuǎn)換過程是否結(jié)束。 AD574A的工作時(shí)序的工作時(shí)序 2.4.5 A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù) STS=1,STS=1,正在轉(zhuǎn)換正在轉(zhuǎn)換 啟動(dòng)啟動(dòng): : CS=0, CE=1, R/C=0CS=0, CE=1, R/C=0 然后然后 CS=1, C

47、E=0CS=1, CE=0 讀結(jié)果：讀結(jié)果： CS=0, CE=1, R/C=1CS=0, CE=1, R/C=1 然后然后 CS=1, CE=0CS=1, CE=0 8 8 0 A A0 0接地工作于接地工作于1212位轉(zhuǎn)換方式，位轉(zhuǎn)換方式，12/812/8控制引腳和控制引腳和+5V+5V相連相連 接，為接，為1212位讀出方式。單極性模擬輸入。位讀出方式。單極性模擬輸入。 3. AD574A3. AD574A與與PCPC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口 8255A8255A的的A A口和口和B B口都工作于方式口都工作于方式0 0（輸入）（輸入） 7 7 （1 1）經(jīng)）經(jīng)8255825

48、5與與PCPC機(jī)連接機(jī)連接 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 下面給出上述接口啟動(dòng)和讀取下面給出上述接口啟動(dòng)和讀取AD574AAD574A數(shù)據(jù)的程序段，仍數(shù)據(jù)的程序段，仍 假定已完成對(duì)假定已完成對(duì)8255A8255A的初始化編程，的初始化編程，8255A8255A地址為地址為2C0H2C0H2C3H2C3H。 轉(zhuǎn)換結(jié)果存放與轉(zhuǎn)換結(jié)果存放與BXBX中中,12,12位數(shù)右對(duì)齊。位數(shù)右對(duì)齊。 MOV DXMOV DX，02C2H02C2H ;C;C口地址口地址 MOV ALMOV AL，00H00H; ;使使CE, CE, 為低電平為低電平 OUT DXOUT DX，ALAL NOPNOP NOPNOP MOV A

49、LMOV AL，04H04H; ;使使CE=1,CE=1,啟動(dòng)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 OUT DXOUT DX，ALAL NOPNOP NOPNOP MOV ALMOV AL，03H03H；使；使CECE0 0， OUT DXOUT DX，ALAL CRSC/, 1/, 1CRSC POLLINGPOLLING：IN ALIN AL，DXDX；查詢；查詢STSSTS狀態(tài)狀態(tài) TEST ALTEST AL，80H80H JNZ POLLINGJNZ POLLING；STSSTS1 1，則等待，則等待 MOV ALMOV AL，01H01H；使；使 ,CE=0,CE=0 OUTOUTDXDX，ALAL NO

50、PNOP MOVMOVALAL，05H05H；使；使CECE1 1，允許讀出，允許讀出 OUTOUTDXDX，ALAL MOVMOVDXDX，02C0H02C0H；指向；指向A A口地址口地址 ININALAL，DXDX；讀；讀A A口口 ANDANDALAL，0FH0FH; ; 屏蔽出屏蔽出DBDBll ll DBDB8 8( (結(jié)果高結(jié)果高4 4位位) ) MOVMOVBHBH，ALAL INCINCDXDX; B; B口地址口地址 ININALAL，DXDX；讀；讀DBDB7 7DBDB0 0( (結(jié)果低結(jié)果低8 8位位) ) MOVMOVBLBL，ALAL INCINCDXDX; C;

51、 C口地址口地址 MOVMOVALAL，03H03H；使；使CE=0CE=0， OUTOUTDXDX，ALAL；結(jié)束讀出操作；結(jié)束讀出操作 1/, 0CRSC 1/, 1CRSC （2 2）直接與）直接與PCPC連接連接 12/8接地：接地：8位，位，4位分時(shí)輸出。位分時(shí)輸出。Y0接接CS：地址選通（基：地址選通（基 地址）。地址）。 SA1接接R/C：讀寫選擇，：讀寫選擇，SA0接接A0 ：12位啟動(dòng)與讀取高低位結(jié)位啟動(dòng)與讀取高低位結(jié) 果果 IOR和和/IOW 控制控制CE。 STS 經(jīng)反相接經(jīng)反相接 中斷請(qǐng)求。中斷請(qǐng)求。 60 端口地址：端口地址： 啟動(dòng)啟動(dòng) BASE+0，(R/C=0，A

52、0=0) 讀高讀高8 8位位BASE+2，(R/C=1，A0=0) 讀低讀低4 4位位BASE+3，(R/C=1，A0=1) （1）啟動(dòng)子程序）啟動(dòng)子程序 ADSTART: MOV DX，BASE+0；12位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)換 OUT DX，AL；啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 NOP RET （2）讀數(shù)子程序）讀數(shù)子程序 ADREAD: MOV DX，BASE+2 ；讀高；讀高8位地址位地址 IN AL，DX ；讀到；讀到AL中中 MOV AH，AL ；轉(zhuǎn)存；轉(zhuǎn)存AH MOV DX，BASE+3；讀低；讀低4位地址位地址 IN AL，DX ；讀到；讀到AL中中 RET 結(jié)果在哪里結(jié)果在哪里? 2.4.6 2.4

53、.6 模擬量輸入通道模板舉例模擬量輸入通道模板舉例 圖2.30 PCL-813B數(shù)據(jù)采集卡組成框圖 2.4.52.4.5 模擬量輸入通道模板應(yīng)用舉例模擬量輸入通道模板應(yīng)用舉例 PCL-813BPCL-813B是研華公司的是研華公司的ISAISA總線數(shù)據(jù)采集卡?？偩€數(shù)據(jù)采集卡。 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 32路單端模擬量輸入路單端模擬量輸入 500V DC 隔離保護(hù)隔離保護(hù) 12位逐次比較式位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC574A/1674 程序控制程序控制A/D觸發(fā)及數(shù)據(jù)傳輸觸發(fā)及數(shù)據(jù)傳輸 雙極性輸入：雙極性輸入： 5V, 2.5V,1.25V,0.625V 單極性輸入：單極性輸入： 0-10

54、V, 0-5V, 0-2.5V, 0-1.25V 2.4.6 2.4.6 模擬量輸入通道模板舉例模擬量輸入通道模板舉例 PCL-813B PCL-813B 的寄存器地址的寄存器地址(p46)(p46) 程序設(shè)計(jì)舉例程序設(shè)計(jì)舉例 PCL-813B A/D PCL-813B A/D 轉(zhuǎn)換基于查詢方式，由軟件觸發(fā)。轉(zhuǎn)換基于查詢方式，由軟件觸發(fā)。A/D A/D 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換器被觸發(fā)后，利用程序檢查換器被觸發(fā)后，利用程序檢查A/DA/D狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備位狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備位 （DRDY DRDY ）。如果檢測(cè)到該位為）。如果檢測(cè)到該位為“1 1”，則，則A/D A/D 轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。 當(dāng)

55、當(dāng)A/D A/D 轉(zhuǎn)換完成后；該位變?yōu)榈碗娖剑藭r(shí)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可由程轉(zhuǎn)換完成后；該位變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可由程 序讀出。序讀出。 1 1模板組成框圖模板組成框圖 總線接口：總線接口：A A9 9-A-A0 0經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)到譯碼器。經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)到譯碼器。D D7 7-D-D0 0用總線收發(fā)器驅(qū)動(dòng)。用總線收發(fā)器驅(qū)動(dòng)。 譯碼電路輸出譯碼電路輸出“啟動(dòng)啟動(dòng)STARTSTART”，“讀結(jié)果低字節(jié)讀結(jié)果低字節(jié)RDLRDL”，“讀結(jié)果讀結(jié)果 高字節(jié)高字節(jié)RDHRDH” 2 2寄存器地址寄存器地址 1 1）寄存器地址分配）寄存器地址分配 基地址基地址+04+04：A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果低字節(jié)（只讀）轉(zhuǎn)換結(jié)果低字節(jié)（

56、只讀） 基地址基地址+05+05：A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果高字節(jié)（只讀）轉(zhuǎn)換結(jié)果高字節(jié)（只讀） 基地址基地址+09+09：增益控制（只寫）：增益控制（只寫） 基地址基地址+10+10：多路轉(zhuǎn)換控制（只寫）：多路轉(zhuǎn)換控制（只寫） 基地址基地址+12+12：A/DA/D轉(zhuǎn)換軟件觸發(fā)轉(zhuǎn)換軟件觸發(fā) 2 2）寄存器格式）寄存器格式 （1 1） A/DA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果 DRDYDRDY：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，“0 0”準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好 (2) 增益控制增益控制 （3 3）通道選擇）通道選擇 C C4 4C C3 3C C2 2C C1 1C C0 0=00000=00000，選通道，選通道0 0 C C4

57、4C C3 3C C2 2C C1 1C C0 0=11111=11111，選通道，選通道3131 （4 4）軟件觸發(fā)）軟件觸發(fā) 寫入任意內(nèi)容均可。寫入任意內(nèi)容均可。 3.3.程序設(shè)計(jì)舉例程序設(shè)計(jì)舉例 軟件觸發(fā)啟動(dòng)軟件觸發(fā)啟動(dòng)A/DA/D轉(zhuǎn)換，查詢轉(zhuǎn)換，查詢DRDYDRDY，DRDY=0DRDY=0時(shí)讀結(jié)果。時(shí)讀結(jié)果。 編程步驟：編程步驟： 設(shè)置增益設(shè)置增益 base+09base+09 設(shè)置通道加延時(shí)（設(shè)置通道加延時(shí)（5us5us以上）以上）base+10 base+10 軟件觸發(fā)軟件觸發(fā)加延時(shí)（加延時(shí)（20us20us以上）以上）base+12base+12 查詢查詢DRDY base+0

58、5DRDY base+05 讀結(jié)果讀結(jié)果 base+04base+05base+04base+05 C程序程序： int i, adch, adcl, chno; outportb(0 x229,0 x01);/增益增益2：0-5V輸入輸入 for(i=0;i20;i+);/延時(shí)延時(shí) outportb(0 x22a,chno);/寫通道號(hào)寫通道號(hào) for(i=0;i50;i+);/延時(shí)延時(shí) outportb(0 x22c,0); /啟動(dòng)啟動(dòng)A/D do adch=inportb(0 x225);/讀讀DRDY所在寄存器所在寄存器 while (adch /DRDY=1，繼續(xù)查詢，繼續(xù)查詢 ad

59、ch=inportb(0 x225);/讀高位結(jié)果讀高位結(jié)果 adcl=inportb(0 x224);/讀低位結(jié)果讀低位結(jié)果 i=(adch置增益寄存器地址置增益寄存器地址 MOV AL,01H;增益增益2：0-5V輸入輸入 OUT DX,AL CALL L1;調(diào)延時(shí)調(diào)延時(shí)5us MOV DX,022AH ;置通道選擇寄存器地址置通道選擇寄存器地址 MOV AL,00H;寫通道號(hào)寫通道號(hào) OUT DX,AL CALL L2; 調(diào)延時(shí)調(diào)延時(shí)20us MOV DX,022CH ;置軟件觸發(fā)寄存器地址置軟件觸發(fā)寄存器地址 MOV AL,00H;啟動(dòng)啟動(dòng)A/D OUT DX,AL MOV DX,02

60、25H ;置狀態(tài)寄存器地址置狀態(tài)寄存器地址 POLLING:INAL,DX;讀狀態(tài)數(shù)據(jù)讀狀態(tài)數(shù)據(jù) TEST AL,00010000B ;測(cè)試狀態(tài)位測(cè)試狀態(tài)位 JNZPOLLING;DRDY=1，繼續(xù)查詢，繼續(xù)查詢 MOV DX,0225H ;置高位結(jié)果寄存器地置高位結(jié)果寄存器地 址址 INAL,DX;讀結(jié)果高位讀結(jié)果高位 AND AL,0FH;屏蔽出高屏蔽出高4位結(jié)果位結(jié)果 MOV BH,AL;存入存入BH MOV DX,0224H ;置低位結(jié)果寄存器地置低位結(jié)果寄存器地 址址 INAL,DX;讀結(jié)果低位讀結(jié)果低位 MOV BL,AL;存入存入BL 2.5 2.5 模擬量輸出接口與過程通道模擬